1。4 本课题的研究任务 8

第二章 锌镍单液流电池物理模型建立 9

2。1软件介绍 9

2。2 基本假设和几何模型的建立 9

2。2。1 建立锌镍单液流电池的几何模型 9

2。2物理模型的建立 14

第三章 锌镍单液流电池数学模型建立 19

3。1 数学模型和方程 19

3。1。1 流动与传质方程 19

3。1。2 电荷守恒方程 19

3。1。3 反应动力学方程 20

3。1。4 边界和初始条件 21

3。2 网格划分 21

第四章 模拟结果及分析 24

4。1 分段求解 24

4。2 结果分析 28

4。2。1 速度分析 28

4。2。2 压力分析 29

4。2。3 电解质电势分析 30

4。2。4 浓度分析 31

4。2。5 电流密度分布 34

4。3 结论 35

第五章 总结与展望 36

5。1总结 36

5。2展望 36

致谢 38

参考文献 39

第一章  绪论

1。1 研究背景和意义

电能是社会经济发展中不可缺少的能源，我们通过消耗大量的化石能源来获得电能，但随之，化石能源日益枯竭，环境问题日益凸显。为了社会的可持续发展和环境保护，实现我国低碳经济，我们需要开发及推广太阳能、风能等一系列可再生能源 [1]。然而，可再生能源具有不连续性，不稳定性，不可控性等一系列非稳态特性，大规模储能技术是解决可再生能源非稳态特性的一个有效方法，可以满足持续、稳定、可控的能源需求[2]。可以利用大规模储能技术来满足没有太阳光，没有风量的供电或者解决电网调峰的问题，电力缺乏时，并网发电，充分利用在电量有富余的时候储存起来的电量[3]。传统的化学蓄电池虽然可以分散布置，不受地理位置的限制，但是具有能源密度和储电效率低，经济性差，不适合大型化等缺点[4]。从上世纪七十年代的时候提出了氧化还原液流电池的概念，并且至今已有了很大的发展。氧化还原液流电池可以调峰电网，被积极研发出来的电池体系，同时作为超级大容量的储能液流电池，可以与风力发电机或者太阳能电池相配套，这些风力发电机和太阳能电池中的功效可以达到中等以上。防化研究院通过综合分析传统锌镍电池的优缺点以及单液流铅酸电池的特点后，提出了锌镍单液流电池（zinc-nickel single flow battery，ZNB）[5]，对锌镍氧化还原单液流电池的研究主要是以实验的方法研究它的物理化学上的特性 [6-7]，很少采用数值模拟的方法对锌镍氧化还原液流电池内部的物理场进行研究。论文网

本文旨在研究锌镍氧化还原液流电池在考虑电解液传质的影响和极板上的电化学反应的作用下，通过分析极板上的电流分布情况，寻找极耳的优化方案，减少或解决极化现象。